專利名稱：磁性體天線和rf標(biāo)簽以及安裝有該rf標(biāo)簽的基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于利用磁場(chǎng)成分對(duì)信息進(jìn)行通信的磁性體天線和RF標(biāo)簽，該磁性體天線和RF(射頻)標(biāo)簽為與現(xiàn)有技術(shù)相比實(shí)現(xiàn)了通信靈敏度的提高的磁性體天線和RF 標(biāo)簽。
背景技術(shù)：
使用磁性體發(fā)送接收電磁波的天線(以下稱作“磁性體天線”)是將導(dǎo)線卷繞在芯部(磁性體)成為線圈，從外部到來的磁場(chǎng)成分貫通磁性體使線圈發(fā)生感應(yīng)而轉(zhuǎn)換為電壓 (或電流)的天線，廣泛應(yīng)用于小型收音機(jī)、TV(電視機(jī))中。另外，近年來也應(yīng)用在逐漸普及的被稱作RF標(biāo)簽的非接觸型的物體識(shí)別裝置中。當(dāng)頻率更高時(shí)，在RF標(biāo)簽中，不使用磁性體，而是使用平面與識(shí)別對(duì)象物平行的環(huán)形線圈(loop coil)作為天線，頻率進(jìn)一步變高時(shí)(UHF頻段、微波頻段)，與包括RF標(biāo)簽檢測(cè)磁場(chǎng)成分相比，更廣泛地使用檢測(cè)電場(chǎng)成分的電場(chǎng)天線(偶極天線、電介質(zhì)天線)。這樣的環(huán)形天線或電場(chǎng)天線，當(dāng)金屬物接近時(shí)，在金屬物產(chǎn)生映射(image)(鏡像效應(yīng))，由于與天線為相反的相位，所以產(chǎn)生天線的靈敏度損失的問題。另一方面，作為用于發(fā)送接收磁場(chǎng)成分的磁性體天線，已知有將電極材料呈線圈 (coil)狀地形成在以磁性層為中心的芯部，在形成有線圈狀的電極材料的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)面形成絕緣層，在上述絕緣層的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層的磁性體天線(專利文獻(xiàn) 1)。該磁性體天線即使在與金屬物接觸的情況下，也能夠維持作為天線的特性。另外，還已知有在一個(gè)芯部形成多個(gè)線圈且將它們并聯(lián)接線做成天線的技術(shù)(專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-19891號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開平9-64634號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在上述專利文獻(xiàn)1記載的方法中，在尺寸上有限制的條件下難以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的通信距離。另外，在上述專利文獻(xiàn)2的記載中，由于其目的在于防止因線圈電阻的增加而導(dǎo)致線圈特性降低，對(duì)于提高通信靈敏度沒有任何記載。因此，本發(fā)明的目的在于得到能夠?qū)⒈恢C振頻率限制的線圈的電感(inductance) 提高到現(xiàn)有以上的程度從而使通信靈敏度提高的磁性體天線。用于解決課題的技術(shù)手段上述技術(shù)課題能夠通過如下所述的本發(fā)明來解決。S卩，本發(fā)明的RF標(biāo)簽，構(gòu)成為在用于利用電磁感應(yīng)方式發(fā)送接收信息的磁性體天線安裝有IC，上述RF標(biāo)簽的特征在于上述磁性體天線，在一個(gè)磁性體芯部形成有多個(gè)線圈，上述線圈的電感L1滿足下述關(guān)系式(1)，上述各線圈在電路上并聯(lián)連接，并且與磁性體芯部串聯(lián)地配置，磁性體天線的合成電感Ltl滿足下述關(guān)系式0)，關(guān)系式(1)是=L1 ^ 1/ 動(dòng)作頻率)2X(IC電容+天線的寄生電容))，關(guān)系式(2)是Ltl彡 Λ4π2Χ(動(dòng)作頻率)2X(IC電容+天線的寄生電容))，其中，L1是1個(gè)線圈的電感，Ltl是磁性體天線的合成電感(本發(fā)明1)。另外，在本發(fā)明中，用樹脂覆蓋本發(fā)明1所述的RF標(biāo)簽(本發(fā)明2)。另外，本發(fā)明的磁性體天線，是在權(quán)利要求1上述的RF標(biāo)簽中使用的磁性體天線， 上述磁性體天線的特征在于當(dāng)上述磁性體天線安裝有IC時(shí)，在一個(gè)磁性體芯部形成有多個(gè)其電感L1滿足下述關(guān)系式(1)的線圈，上述各線圈在電路上并聯(lián)連接，并且與磁性體芯部串聯(lián)地配置，磁性體天線的合成電感Ltl滿足下述關(guān)系式0)，關(guān)系式(1)是=L1 ^ 1/
動(dòng)作頻率)2X(IC電容+天線的寄生電容))，關(guān)系式(2)是Ltl彡 Λ4π2Χ(動(dòng)作頻率)2X(IC電容+天線的寄生電容))，其中，L1是1個(gè)線圈的電感，Ltl是磁性體天線的合成電感(本發(fā)明3)。另外，本發(fā)明是安裝有本發(fā)明1或2所述的RF標(biāo)簽的基板(本發(fā)明4)。另外，本發(fā)明是使用本發(fā)明1或2所述的RF標(biāo)簽的通信系統(tǒng)(本發(fā)明5)。發(fā)明的效果本發(fā)明的RF標(biāo)簽是靈敏度進(jìn)一步提高的RF標(biāo)簽，即使在長(zhǎng)距離的情況下也能夠進(jìn)行通信，適于用作13. 56MHz的RFID (射頻識(shí)別系統(tǒng))等用途的RF標(biāo)簽。本發(fā)明的磁性體天線或RF標(biāo)簽具有高通信靈敏度，因此能夠應(yīng)用于各種便攜式設(shè)備、容器、金屬部件、基板、金屬制工具、模具等各種用途。


圖1是本發(fā)明的磁性體天線的概念圖。圖2是本發(fā)明的磁性體天線的立體圖。圖3是表示本發(fā)明中的被非磁性體分割的芯部的狀態(tài)的概念圖。圖4是表示本發(fā)明的磁性體天線的其他方式的概念圖。圖5是表示本發(fā)明的磁性體天線的其他方式的概念圖。圖6是表示本發(fā)明的磁性體天線的層疊結(jié)構(gòu)的概念圖。圖7是表示本發(fā)明的磁性體天線的層疊結(jié)構(gòu)的概念圖。圖8是表示將本發(fā)明的磁性體天線安裝于基板的情況的概念圖。圖9是表示本發(fā)明的磁性體天線的線圈部分的層疊結(jié)構(gòu)圖。附圖標(biāo)記說明1 通孔2:電極層(線圈電極)3 芯部4 線圈4-1 線圈的最小單位4-2 線圈開放端面5 磁性層
6 絕緣層
7:導(dǎo)電層
8 非磁性層
9: IC連接用電極層(端子)
10 :ic
11 電容器電極
12 電容器
14:基板連接用電極層
15 基板
20 磁性體天線(磁性天線)
具體實(shí)施例方式
對(duì)本發(fā)明的磁性體天線進(jìn)行描述。 圖1和圖2表示本發(fā)明的磁性體天線(磁體天線)的概略圖。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的磁性體天線00)的基本構(gòu)造為以由磁性體構(gòu)成的芯部(3)為中心，在芯部 (3)的外側(cè)將電極材料形成為線圈狀(繞線狀)，多個(gè)線圈并聯(lián)地電連接，并且線圈 (4-1)串聯(lián)配置在同一芯部(3)(在圖1和圖2中為4個(gè)線圈，但在本發(fā)明中對(duì)線圈的數(shù)量沒有限定)。本發(fā)明的磁性體天線的各線圈G-1)的電感L1，在將IC安裝于磁性體天線時(shí)，滿足下述關(guān)系式(1)。〈關(guān)系式(1)>L1彡1Λ4 π 2 X (動(dòng)作頻率)2 X (IC電容+天線的寄生電容))如果磁性體天線的各線圈G-1)的電感L1不滿足上述關(guān)系式(1)，則不能夠提高通信靈敏度。優(yōu)選各線圈的電感L1為磁性體天線的合成電感Ltl的2倍以上，進(jìn)一步優(yōu)選為 3倍以上。本發(fā)明的磁性體天線的合成電感Ltl，在將IC安裝于磁性體天線時(shí)，滿足下述關(guān)系式⑵。< 關(guān)系式(2) >Ltl彡1/ ((4 π 2 X (動(dòng)作頻率)2 X (IC電容+天線的寄生電容))如果磁性體天線的合成電感Ltl不滿足上述關(guān)系式(2)，則不能夠?qū)惭b有IC的RF 標(biāo)簽的諧振頻率調(diào)整為動(dòng)作頻率，因此不能夠提高通信靈敏度。滿足上述關(guān)系式的磁性體天線能夠通過控制構(gòu)成芯部的材料的透磁率、線圈的卷繞數(shù)(繞線數(shù))、線圈的截面積、線圈的長(zhǎng)度等來制作。如圖3所示，上述芯部也可以為構(gòu)成芯部的磁性體被非磁性體分割的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的磁性體天線中，在由非磁性體分割磁性體芯部的情況下，與貫通該磁性體天線的磁束垂直地切斷的截面的狀態(tài)，只要是磁性體被非磁性體分割的狀態(tài)即可，可以為任意狀態(tài)，例如為圖3(a) (d)所示的狀態(tài)。圖4是表示本發(fā)明的磁性體天線的其他方式的概略圖。如圖4所示，本發(fā)明的磁性體天線00)的基本結(jié)構(gòu)可以為以由磁性體構(gòu)成的芯部(3)為中心，在芯部(3)的外側(cè)將電極材料以成為線圈狀(繞線狀)(2)的方式形成，多個(gè)線圈并聯(lián)地電連接，線圈 (4-1)與同一芯部(3)串聯(lián)地配置，在形成有線圈狀的電極材料的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)面形成絕緣層(6)，在上述絕緣層(6)的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層(7)。通過形成導(dǎo)電層 (7)，即使金屬物接近磁性體天線，磁性體天線的特性變化減小，也能夠使諧振頻率的變化減小。進(jìn)而，在導(dǎo)電層(7)的外側(cè)也可以設(shè)置絕緣層(6)。圖5是表示本發(fā)明的磁性體天線的其他方式的概略圖。如圖5所述，本發(fā)明的磁性體天線00)的基本結(jié)構(gòu)也可以為以由磁性體構(gòu)成的芯部(3)為中心，在芯部(3)的外側(cè)將電極材料以成為線圈狀(繞線狀)(2)的方式形成，多個(gè)線圈并聯(lián)地電連接，線圈與同一芯部(3)串聯(lián)地配置，在形成有線圈狀的電極材料的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)面形成有絕緣層(6)，在上述絕緣層(6)的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)面設(shè)置有導(dǎo)電層(7)，進(jìn)而也可以在導(dǎo)電層(7)的外側(cè)設(shè)置磁性層(5)。通過形成磁性層(5)，在金屬接近時(shí)的磁性體天線的特性變化進(jìn)一步減小，從而能夠使諧振頻率的變動(dòng)減小。此外，也可以為不具有導(dǎo)電層(7)的層疊結(jié)構(gòu)。另外，如圖6的概略圖所示，本發(fā)明的磁性體天線也可以構(gòu)成為在夾持線圈(4) 的上下面的絕緣層(6)的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)面配置電容器電極(11)。此外，圖6的概略圖所示的磁性體天線中，也可以使形成在絕緣層的上表面的電容器，為通過印刷平行電極或梳形電極來得到的電容器，進(jìn)而也可以將該電容器和線圈引線端子并聯(lián)或串聯(lián)連接。另外，如圖7的概略圖所示，也可以在配置有電容器電極(11)的外側(cè)面進(jìn)一步設(shè)置絕緣層(6)，在該絕緣層(6)的外側(cè)面形成兼作IC芯片連接端子的電極層(9)，以夾持該絕緣層(6)的方式形成電容器，與IC芯片連接端子并聯(lián)或串聯(lián)連接。另外，如圖2所示，本發(fā)明的磁性體天線中，在絕緣層(6)的上表面形成能夠與IC 芯片(10)連接的端子(9)即可。此外，也可以將IC芯片連接端子(9)與線圈引線端子并聯(lián)或串聯(lián)連接地一體燒制。本發(fā)明的磁性體天線能夠使用Ni-Si類鐵氧體等作為芯部的磁性材料。在使用 Ni-Zn 類鐵氧體的情況下，優(yōu)選為 Fe2O3 45 49. 5mol %、NiO 9. 0 45. Omol %、&ι0 0. 5 35. Omol CuO 4. 5 15. Omol^的組成，可以選擇在所使用的頻段中材料的透磁率高、磁性損耗降低的鐵氧體組成。在選擇了超出必要程度的高透磁率材料時(shí)，磁性損耗增加，因此不再適合于天線。例如，選擇在RFID的用途中在13. 56MHz下的透磁率為70 120、在民用FM廣播發(fā)送接收用途中在IOOMHz下的透磁率為10 30的鐵氧體組成時(shí)，磁性損耗少，因而優(yōu)選。本發(fā)明的磁性體天線，能夠使用ai類鐵氧體等非磁性鐵氧體、硼硅酸類玻璃、鋅類玻璃或鉛類玻璃等的玻璃類陶瓷、或者將非磁性鐵氧體和玻璃類陶瓷適量混合而得到的材料等，作為芯部的非磁性材料。對(duì)于在非磁性鐵氧體中使用的鐵氧體粉末，選擇燒結(jié)體的體積固有電阻為 IO8Qcm以上的Si類鐵氧體組成即可。優(yōu)選為1 45 49. 5mol %、SiO 17. 0 22. Omo 1%, CuO 4. 5 15. Omol%的組成。在玻璃類陶瓷的情況下，對(duì)于所使用的玻璃類陶瓷粉末，選擇線膨脹系數(shù)與使用的磁性體的線膨脹系數(shù)差別不大的組成即可。具體而言是與作為磁性體使用的軟磁性鐵氧體的線膨脹系數(shù)的差為士 5ppm/°C以內(nèi)的組成。接著對(duì)本發(fā)明的RF標(biāo)簽進(jìn)行描述。本發(fā)明的RF標(biāo)簽是將IC與上述磁性體天線連接的結(jié)構(gòu)。在圖2所示的立體圖中， 是能夠在磁性體天線安裝IC的方式，但只要是將磁性體天線與另外設(shè)置的IC以電路連接的方式即可。如圖2所示，本發(fā)明的RF標(biāo)簽也可以在磁性體天線的絕緣層(6)的上表面形成能夠連接IC芯片(10)的端子(9)，將IC芯片連接端子與線圈引線端子并聯(lián)或串聯(lián)連接地一體燒成。如圖2所示，形成有上述IC芯片連接端子的磁性體天線能夠通過如下方式得到 在形成有電極層的線圈(4)的至少一個(gè)面的絕緣層(6)設(shè)置通孔(1)，將電極材料注入該通孔(1)中，與線圈的兩端連接，在該絕緣層的表面由電極材料形成線圈引線端子和IC 芯片連接端子并一體燒成。本發(fā)明的RF標(biāo)簽的并聯(lián)連接的線圈的一個(gè)線圈的電感L1滿足下述關(guān)系式1，并且合成電感Ltl滿足下述關(guān)系式2?！搓P(guān)系式(1)>L1彡1Λ4 π 2 X (動(dòng)作頻率)2 X (IC電容+天線的寄生電容))< 關(guān)系式(2) >L0^ 1/(4 Ji2X (動(dòng)作頻率)2X (IC電容+天線的寄生電容))本發(fā)明的RF標(biāo)簽也可以被以下樹脂覆蓋，S卩，聚苯乙烯(polystyrene)樹脂、丙烯腈一苯乙烯(acrylonitrile-styrene，AS)樹脂、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯(acryloni trile-butadiene-styrene, ABS)豐對(duì)月旨、丙;1；希酸(acryl)豐對(duì)月旨、聚乙；??；希(polyethylene)豐對(duì)脂、聚丙烯(polypropylene)樹脂、聚酰胺(polyamide)樹脂、聚縮醛(polyacetal)樹脂、 聚碳酸酯(polycarbonate)樹脂、氯乙烯樹脂、改性聚亞苯醚(modified polyphenylene ether)樹脂、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(polybutylene terephthalate)樹脂、聚苯硫醚 (polyphenylene sulfide)樹脂等樹脂。接著，對(duì)本發(fā)明的磁性體天線的制造方法進(jìn)行描述。首先，形成磁性層，該磁性層是使混合有磁性粉末和粘合劑(binder)的混合物成為片狀的單層或多層層疊而成。接著如圖2所示，用上述磁性層( 進(jìn)行疊層，以使整體的厚度達(dá)到所期望的厚度。接著，如圖9所示，在疊層所得的磁性層開設(shè)期望數(shù)量的通孔(1)。將電極材料注入各個(gè)上述通孔(1)中。另外，在與通孔垂直的兩個(gè)面，以與通孔連接地成為線圈狀(繞線狀)的方式形成電極層( 。通過注入通孔的電極材料和電極層，以使磁性層成為長(zhǎng)方形的芯部的方式形成多個(gè)線圈G-1)。然后，多個(gè)線圈以在電路上并聯(lián)的方式連接。此時(shí)，成為如下結(jié)構(gòu)，即，形成多個(gè)串聯(lián)配置的線圈的兩端的線圈的磁性層的兩端在磁路上開放的結(jié)構(gòu)(4-2)。接著，如圖2所示，在形成有電極層(2)的線圈的上下表面形成絕緣層(6)。能夠通過將所得到的片以成為期望形狀的方式，在通孔(1)和線圈開放端面 (4-2)進(jìn)行切斷并一體化燒制，或者一體化燒制后在通孔和線圈開放端面進(jìn)行切斷來制造(LTCC 技術(shù))。本發(fā)明的具有圖3所示的芯部的磁性體天線，例如能夠通過下面的方法制造。首先，形成磁性層，該磁性層是使混合有磁性粉末和粘合劑的混合物成為片狀的單層或多層層疊而成。另外，形成非磁性層，該非磁性層是使混合有非磁性粉末和粘合劑的混合物成為片狀的單層或多層層疊而成。接著，如圖3(a)所示，以整體的厚度達(dá)到期望厚度的方式，將磁性層( 和非磁性層⑶交替層疊。接著，在疊層所得的磁性層和非磁性層開設(shè)期望數(shù)量的通孔(1)。將電極材料注入各個(gè)上述通孔(1)中。另外，在與通孔垂直的兩個(gè)面，以與通孔連接地成為線圈狀(繞線狀)的方式形成電極層( 。通過注入通孔的電極材料和電極層，以磁性層成為長(zhǎng)方形的芯部的方式形成線圈。此時(shí)，成為以下結(jié)構(gòu)，即，形成線圈的磁性層的兩端在磁路上開放的結(jié)構(gòu)(圖9)。接著，如圖2所示，在形成有電極層的線圈的上下面形成絕緣層(6)。能夠通過將所得到的片以成為期望形狀的方式，在通孔和線圈開放端面進(jìn)行切斷并一體化燒制，或者一體化燒制后在通孔和線圈開放端面進(jìn)行切斷來制造(LTCC技術(shù))。本發(fā)明的導(dǎo)電層(7)可以以任何方法形成，但是例如優(yōu)選通過印刷、刷毛涂敷等通常的方法形成。或者也能夠通過粘貼在形成有金屬板的絕緣層的外側(cè)而賦予同樣的效^ ο形成導(dǎo)電層的材料或作為注入通孔的電極材料，優(yōu)選Ag膏，能夠使用其他的Ag類
合金膏等金屬類導(dǎo)電性膏。在形成于絕緣層的外側(cè)的情況下，導(dǎo)電層(7)的膜厚優(yōu)選為0. 001 0. 1mm。如圖8的概略圖所示，本發(fā)明的磁性體天線，也可以在線圈(4)的下表面的絕緣層 (6)設(shè)置通孔，將電極材料注入該通孔中，與線圈(4)兩端連接，在其下表面由電極材料形成基板連接端子(14)并一體化燒制。此時(shí)，能夠容易地與陶瓷、樹脂等的基板接合。此外， 能夠使用將上述各種材料復(fù)合化而得到的材料、含有金屬的材料等作為基板。另外，本發(fā)明的安裝有磁性體天線的基板的特征在于通過粘接劑、粘合劑或者焊接(軟釬焊)等方法將磁性體天線固定在基板(1 的表面。在本發(fā)明中，能夠通過向多層配線基板安裝部件時(shí)一般使用的方法，將磁性體天線與其他部件同時(shí)安裝，量產(chǎn)性高。在多層配線基板，內(nèi)置有由導(dǎo)體構(gòu)成的配線，對(duì)天線施加與金屬相同的影響。在本發(fā)明的安裝有磁性體天線的基板，由于磁性體天線為上述那樣的結(jié)構(gòu)，因此不受金屬的影響，即使是在多層配線基板等的內(nèi)部或表面形成有由導(dǎo)體構(gòu)成的配線的基板，也不會(huì)受到其影響。如上述圖2所示，對(duì)于IC，可以在上表面的絕緣層上形成IC芯片連接端子進(jìn)行連接，也可以如圖8所示，以與磁性體天線的下表面的基板連接端子(14)連接的方式在基板內(nèi)形成配線，通過基板內(nèi)配線進(jìn)行連接。另外，也可以通過與下表面的基板連接端子(14) 連接的基板內(nèi)配線，與讀寫器(reader writer)連接，能夠作為讀寫器使用。另外，在本發(fā)明中，能夠在通信設(shè)備中設(shè)置本發(fā)明的磁性體天線。另外，在本發(fā)明中，能夠在包裝容器中設(shè)置本發(fā)明的磁性體天線。
另外，在本發(fā)明中，能夠在工具、螺栓等金屬部件設(shè)置本發(fā)明的磁性體天線。(作用)本發(fā)明的磁性體天線，通過將以一個(gè)磁性體芯部為中心，電極材料為線圈狀的方式形成的多個(gè)線圈在電路上并聯(lián)連接，線圈設(shè)計(jì)成與共用的磁性體芯部串聯(lián)配置，由此將所使用的諧振頻率受到限制的線圈的電感L1盡可能地提高，磁性體天線的合成電感Ltl按諧振頻率進(jìn)行控制，因此能夠?qū)⑼ㄐ澎`敏度的下降抑制在最小限度內(nèi)。在線圈感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)e，用電流的單位時(shí)間的變化量dl/dt，以下述式(3)表示，〈式(3)>e = -L(dI/dt)因此，線圈的電感L越大，感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)也越大。一般而言，在13. 56MHz的RFID用途等的磁性體天線中，諧振頻率fQ由下述式(4) 決定?！词絝0 = 1/(2 π X (LXC) “ (1/2))從而，存在如下限制，由于所安裝的IC的電容、天線自身的寄生電容，因此必須使線圈的電感Ltl為某個(gè)限制值以下。另一方面，將RF標(biāo)簽和讀/寫器(reader/writer)結(jié)合而引起的標(biāo)簽的感應(yīng)電壓，用互感M以下述式( 表示?！词?5)>e = -M (dl/dt) = k ((L1L2) “ (1/2)) X (dl/dt)L1 讀/寫器的天線的電感L2:標(biāo)簽的天線的電感于是，使標(biāo)簽的天線的電感變大時(shí)，能夠使標(biāo)簽中感應(yīng)的電壓增大，能夠提高耦合度。在本發(fā)明中將多個(gè)線圈并聯(lián)連接，因此磁性體天線的合成電感Ltl，在各線圈的電感！^等效(等價(jià))時(shí)，如下述式(6)所示?！词?6)>Ltl = L1 ( 一個(gè)線圈)/線圈的個(gè)數(shù)于是，能夠設(shè)計(jì)為當(dāng)線圈的個(gè)數(shù)增加時(shí)，與之相伴地并聯(lián)連接的一個(gè)線圈的電感 L1增大。在本發(fā)明中，以使各線圈的電感L1增大，另一方面使磁性體天線自身的合成電感 L0適于諧振頻率的方式，將各線圈連接進(jìn)行調(diào)整，由此能夠提高磁性體天線的通信靈敏度。如在專利文獻(xiàn)2中記載的那樣，并聯(lián)連接的相互相鄰的線圈彼此耦合時(shí)，與式(4) 相比合成電感變大，電路的Q(值)也變大。較大地設(shè)計(jì)Q，作為諧振電路由于使在線圈接收的電力(功率)提高Q倍而優(yōu)選， 但是當(dāng)取超出必要的值時(shí)，由于外部環(huán)境、IC等的差異引起的變動(dòng)而使由頻率偏差導(dǎo)致的通信靈敏度的變化增大，因此設(shè)計(jì)為滿足下述式(7)即可?！词?7)>Q = 13. 56MHz/(使用頻段)
實(shí)施例下面參照附圖，基于本發(fā)明的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。(磁性體天線1)使用磁性層(5)，在900°C燒結(jié)后，將作為13. 56MHz下的材料的透磁率為100的 Ni-Zn-Cu 鐵氧體預(yù)燒粉(Fe2O3 48. 5mol%,Ni025mol%,ZnO 16mol%,Cu0 10. 5mol% ) 100 重量份、丁縮醛(butyral)樹脂8重量份、可塑劑5重量份、溶劑80重量份用球磨機(jī)(ball mill)混合來制造出料漿(slurry，漿體)。用刮刀將制成的料漿在PET膜上以150mm見方、 燒結(jié)時(shí)的厚度為0. Imm的方式進(jìn)行片成型。另外，作為絕緣層(6)用，同樣地將Si-Cu鐵氧體預(yù)燒粉(i^e20348. 5mol%, ZnO 41mol%, CuO 10. 5mol% ) 100重量份、丁縮醛(butyral)樹脂8重量份、可塑劑5重量份、 溶劑80重量份用球磨機(jī)混合來制造出料漿。用刮刀將制成的料漿在PET膜上以與磁性層同樣的尺寸和厚度進(jìn)行片成型。接著，如圖9所示，在磁性層(5)用生片(green sheet，原料片)開設(shè)通孔(1)，在其中填充Ag膏，并且在與通孔⑴垂直的兩面印刷Ag膏，層疊10片，將5個(gè)線圈(4-1)并聯(lián)連接地形成。接著，如圖4所示，將絕緣層(6)用生片在線圈的上下面層疊，在一面層疊用Ag膏印刷有導(dǎo)電層(7)的絕緣層用生片。將層疊的生片集中進(jìn)行加壓粘接，在通孔和線圈開放端面(4-2)進(jìn)行切斷，在 900°C下進(jìn)行2小時(shí)的一體化燒制，制成5個(gè)卷數(shù)為23匝的線圈并聯(lián)連接的磁性體天線 1(橫30mmX縱4mm的尺寸)。(圖中線圈卷數(shù)簡(jiǎn)化表示。另外，磁性層的層疊片數(shù)簡(jiǎn)化表示。以下其他的圖中也同樣。)進(jìn)而，在該磁性體天線1的線圈兩端連接RF標(biāo)簽用IC (IC的電容23. 5pF)，進(jìn)而與IC并聯(lián)地連接電容器，將諧振頻率調(diào)整為13. 56MHz，制成RF標(biāo)簽，測(cè)定用輸出為IOOmW 的讀/寫器進(jìn)行通信的距離。在下面總結(jié)各測(cè)定方法。(諧振頻率的測(cè)定和調(diào)整方法)對(duì)于諧振頻率，通過將1匝線圈與Agilent Technologies ( 7夕l· >卜歹夕7 口 ”一)公司的阻抗分析儀連接，使其與RF標(biāo)簽耦合，使被測(cè)定的阻抗的峰值頻率成為諧振頻率。磁性體天線的合成電感和電容器成分的電容使用Agilent Technologies公司的阻抗分析儀4291A進(jìn)行測(cè)定。另外，各線圈的電感和寄生電容，通過切斷將制作出的多個(gè)線圈并聯(lián)連接的配線，僅針對(duì)1個(gè)線圈進(jìn)行測(cè)定。(通信距離的測(cè)定方法)通信距離的測(cè)定方法是，將輸出為IOOmW的讀/寫器(TAKAYA(夕力~ )公司制， 產(chǎn)品名TR3-A201/TR3-C201)的天線水平固定，在其上方使RF標(biāo)簽的長(zhǎng)度方向相對(duì)于天線垂直，將在13. 56MHz下能夠進(jìn)行通信的盡可能高的位置時(shí)的天線與RF標(biāo)簽的垂直方向的距離，作為通信距離。(磁性體天線2)作為磁性層(5)用，在900°C燒結(jié)后，將作為13. 56MHz下的材料的透磁率為100的Ni-Zn-Cu 鐵氧體預(yù)燒粉(Fe2O3 48. 5mol%,Ni025mol%,ZnO 16mol%,Cu0 10. 5mol% ) 100 重量份、丁縮醛(butyral)樹脂8重量份、可塑劑5重量份、溶劑80重量份用球磨機(jī)混合并制造出料漿。用刮刀將制成的料漿在PET膜上以150mm見方、燒結(jié)時(shí)的厚度為0. Imm的方式進(jìn)行片成型。另外，作為非磁性層(8)用，將硼硅酸玻璃(SiO2 86 89wt%,B203 7 IOwt K2O 0. 5 7wt% ) 100重量份、丁縮醛(butyral)樹脂8重量份、可塑劑5重量份、溶劑80 重量份用球磨機(jī)混合來制造出料漿。用刮刀將制成的料漿在PET膜上以150mm見方、燒結(jié)時(shí)的厚度為0. 05mm的方式進(jìn)行片成型。另夕卜，作為絕緣層(6)用，同樣地將Si-Cu鐵氧體預(yù)燒粉(F%0348 . 5mol%, ZnO 41mol%, CuO 10. 5mol% ) 100重量份、丁縮醛(butyral)樹脂8重量份、可塑劑5重量份、 溶劑80重量份用球磨機(jī)混合來制造出料漿。用刮刀將制成的料漿在PET膜上以與磁性層同樣的尺寸和厚度進(jìn)行片成型。接著，如圖3(a)所示，將磁性層(5)用生片與非磁性層(8)用生片層疊而成的片， 每次各1片地加壓粘接，作為1個(gè)片(Sheet)，然后開設(shè)通孔(1)并在其中填充Ag膏，并且在與通孔⑴垂直的兩面印刷Ag膏，層疊10片，形成線圈0)。接著，如圖4所示，將絕緣層(6)用生片在線圈的上下面層疊，在一個(gè)面層疊用Ag膏印刷有導(dǎo)電層(7)的絕緣層用生片。將層疊的生片集中進(jìn)行加壓粘接，在通孔和線圈開放端面(4-2)進(jìn)行切斷，900°C 下進(jìn)行2小時(shí)的一體化燒制，制成將5個(gè)卷數(shù)23匝的線圈并聯(lián)連接的磁性體天線2(橫 30mm X縱4mm的尺寸)。與磁性體天線1同樣地，連接RF標(biāo)簽用IC，進(jìn)而與IC并聯(lián)地連接電容器，將諧振頻率調(diào)整為13. 56MHz，從而制成RF標(biāo)簽。針對(duì)所得到的RF標(biāo)簽，測(cè)定用輸出為IOOmW的讀 /寫器進(jìn)行通信的距離。(磁性體天線3)在與實(shí)施例1同樣地制造出的磁性層(5)用生片，以0. 02mm的厚度印刷玻璃陶瓷膏(paste)，層疊10層。在上述磁性層(5)用生片開設(shè)通孔⑴并在其中填充Ag膏，并且在與通孔1垂直的兩面印刷Ag膏并層疊，從而形成線圈0)。接著，在線圈(4)的一個(gè)面，層疊用Ag膏印刷導(dǎo)電層(7)而構(gòu)成的絕緣層(6)用生片。在另一個(gè)面以與線圈的兩端連接的方式開設(shè)通孔并在其中填充Ag膏，并且在與通孔 (1)垂直的表層，以成為將線圈引線端子與IC連接的IC芯片連接端子(9)的形狀印刷Ag 膏，層疊絕緣層(6)用生片。將以上的生片集中進(jìn)行加壓粘接，在通孔(1)和線圈開放端面(4-2)進(jìn)行切斷， 900°C下進(jìn)行2小時(shí)的一體化燒制，制成將5個(gè)卷數(shù)為23匝的線圈并聯(lián)連接的磁性體天線 3 (橫IOmmX縱3mm的尺寸)。在該磁性體天線的線圈兩端連接RF標(biāo)簽用IC，進(jìn)而與IC并聯(lián)地連接電容器，將諧振頻率調(diào)整為13. 56MHz，制成RF標(biāo)簽，測(cè)定用輸出為IOOmW的讀/寫器進(jìn)行通信的距離。其結(jié)果是，磁性體天線3為12. Ocm的通信距離。金屬板粘貼時(shí)的通信距離為 10. 5cm0
(磁性體天線4)將與實(shí)施例1同樣地制造出的磁性層(5)用生片和非磁性層(8)用玻璃陶瓷生片，分別以相同的厚度0. Imm成膜。將所得到的片分別以0. Imm寬度用陶瓷生片層疊體切割機(jī)(UHT公司制G-CUT)切斷。接著，如圖3 (b)所示，磁性層和非磁性層依次呈1個(gè)片狀 (單片狀)地排列，進(jìn)行加壓粘接。以將所得到的片在縱向上也能夠使磁性層和非磁性層依次堆疊10片并加壓粘接的方式進(jìn)行準(zhǔn)備，在每一個(gè)片開設(shè)通孔(1)并在其中填充^Vg膏，并且在與通孔⑴垂直的兩個(gè)面印刷Ag膏，層疊10片，形成線圈0)。在所得到的線圈，與磁性體天線1同樣地形成絕緣層，制成將5個(gè)線圈并聯(lián)連接的磁性體天線4。(磁性體天線5)將與實(shí)施例1同樣地制造出的磁性層(5)用生片和非磁性層(8)用玻璃陶瓷生片，分別以相同的厚度0. Imm成膜。將所得到的片分別以0. Imm的寬度用陶瓷生片層疊體切割機(jī)(G-CUT/UHT)切斷。接著，如圖3(c)所示，磁性層和非磁性層依次呈1個(gè)片狀地排列，并加壓粘接。以能夠?qū)⑺玫降钠c玻璃陶瓷生片各10片地交替堆疊并加壓粘接的方式進(jìn)行準(zhǔn)備，在每一個(gè)片開設(shè)通孔⑴并在其中填充Ag膏，并且在與通孔⑴垂直的兩個(gè)面印刷Ag膏，層疊10片，形成線圈(4)。在所得到的線圈，與磁性體天線1同樣地形成絕緣層，制成將5個(gè)線圈并聯(lián)連接的磁性體天線5。(磁性體天線6)用與實(shí)施例1同樣地制造出的料漿，制作磁性層(5)用的棒狀的磁性體。將如圖 3(d)所示那樣制成的棒狀的磁性體在容器內(nèi)排列，注入非磁性玻璃陶瓷的料漿，制成厚度 Imm的片。以能夠?qū)⑺玫降钠c玻璃陶瓷生片堆疊10片并加壓粘接的方式進(jìn)行準(zhǔn)備，如圖4所示，在每一個(gè)片開設(shè)通孔⑴并在其中填充Ag膏，并且在與通孔⑴垂直的兩個(gè)面印刷Ag膏，層疊10片，形成線圈(4)。在所得到的線圈，與磁性體天線1同樣地形成絕緣層，制成將5個(gè)線圈并聯(lián)連接的磁性體天線6。(磁性體天線7比較例)能夠形成一個(gè)卷數(shù)為23匝的線圈，除此之外與上述磁性體天線1同樣地制造。用 IOOmff的讀/寫器進(jìn)行通信的距離為6. Ocm0所得到的磁性體天線的各特性如表1所示。(表1)
權(quán)利要求
1.一種RF標(biāo)簽，構(gòu)成為在用于利用電磁感應(yīng)方式發(fā)送接收信息的磁性體天線安裝有 IC，所述RF標(biāo)簽的特征在于所述磁性體天線，在一個(gè)磁性體芯部形成有多個(gè)線圈，所述線圈的電感L1滿足下述關(guān)系式(1)，所述各線圈在電路上并聯(lián)連接，并且與磁性體芯部串聯(lián)地配置，磁性體天線的合成電感Ltl滿足下述關(guān)系式0)， 關(guān)系式⑴是L1 ^ 1/(4 π 2X (動(dòng)作頻率)2X (IC電容+天線的寄生電容))， 關(guān)系式⑵是L0^ 1/(4 π2Χ (動(dòng)作頻率)2X (IC電容+天線的寄生電容))， 其中，L1是1個(gè)線圈的電感，Ltl是磁性體天線的合成電感。
2.如權(quán)利要求1所述的RF標(biāo)簽，其特征在于 所述RF標(biāo)簽被樹脂覆蓋。
3.一種磁性體天線，是在權(quán)利要求1所述的RF標(biāo)簽中使用的磁性體天線，所述磁性體天線的特征在于當(dāng)所述磁性體天線安裝有IC時(shí)，在一個(gè)磁性體芯部形成有多個(gè)線圈，所述線圈的電感 L1滿足下述關(guān)系式(1)，所述各線圈在電路上并聯(lián)連接，并且與磁性體芯部串聯(lián)地配置，磁性體天線的合成電感Ltl滿足下述關(guān)系式0)， 關(guān)系式⑴是L1 ^ 1/(4 π 2X (動(dòng)作頻率)2X (IC電容+天線的寄生電容))， 關(guān)系式⑵是L0^ 1/(4 π2Χ (動(dòng)作頻率)2X (IC電容+天線的寄生電容))， 其中，L1是1個(gè)線圈的電感，Ltl是磁性體天線的合成電感。
4.一種基板，其特征在于安裝有權(quán)利要求1或2所述的RF標(biāo)簽。
5.一種通信系統(tǒng)，其特征在于 使用權(quán)利要求1或2所述的RF標(biāo)簽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種RF標(biāo)簽，是在用于利用電磁感應(yīng)方式發(fā)送接收信息的磁性體天線安裝有IC的RF標(biāo)簽，該RF標(biāo)簽的特征在于在上述磁性體天線中，在一個(gè)磁性體芯部形成有多個(gè)其電感(L1)滿足特定的關(guān)系式的線圈，上述各線圈在電路上并聯(lián)連接，并且與磁性體芯部串聯(lián)配置，磁性體天線的合成電感(L0)滿足特定的關(guān)系式。本發(fā)明的RF標(biāo)簽是用于利用磁場(chǎng)成分進(jìn)行信息通信的磁性體天線，能夠兼顧小型化和通信靈敏度的提高。
文檔編號(hào)G06K19/07GK102301529SQ201080005938
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日
發(fā)明者佐藤由郎, 大前誠司, 木村哲也, 香嶋純 申請(qǐng)人:戶田工業(yè)株式會(huì)社